Η ηλιακή ενέργεια μπορεί να είναι φθηνή και αξιόπιστη σε όλη την Κίνα έως το 2060

Στην επικείμενη Διάσκεψη του ΟΗΕ για την Κλιματική Αλλαγή στη Γλασκώβη της Σκωτίας, μεγάλη προσοχή θα επικεντρωθεί στην Κίνα. Ως ο μεγαλύτερος εκπομπός CO2 στον κόσμο', οι προσπάθειες της Κίνας' να απελευθερώσει το ενεργειακό της σύστημα θα είναι κρίσιμες για τον στόχο περιορισμού της αύξησης της παγκόσμιας μέσης θερμοκρασίας επιφάνειας στους 1,5 βαθμούς Κελσίου.

Η Κίνα έχει ήδη αναλάβει σημαντικές δεσμεύσεις για τη μετάβαση των ενεργειακών της συστημάτων προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ιδίως την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακές, αιολικές και υδροηλεκτρικές πηγές. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά άγνωστα για το μέλλον της ηλιακής ενέργειας στην Κίνα, συμπεριλαμβανομένου του κόστους, της τεχνικής σκοπιμότητας και της συμβατότητας του δικτύου τις επόμενες δεκαετίες. Οι πρόσφατες προβλέψεις για το κόστος του μελλοντικού δυναμικού ηλιακής ενέργειας στην Κίνα βασίστηκαν σε ξεπερασμένο και υπερεκτιμημένο κόστος των ηλιακών συλλεκτών και της εγκατάστασής τους, καθώς και σε τεχνολογίες αποθήκευσης όπως οι μπαταρίες λιθίου.

Πόσο θα κοστίσει πραγματικά η ηλιακή ενέργεια στην Κίνα τις επόμενες δεκαετίες, συμπεριλαμβανομένων των προκλήσεων που θέτει η εγγενής μεταβλητότητά της στο δίκτυο;

Ερευνητές από το Χάρβαρντ, το Πανεπιστήμιο Tsinghua στο Πεκίνο, το Πανεπιστήμιο Nankai στο Tianjin και το Πανεπιστήμιο Renmin της Κίνας στο Πεκίνο ανακάλυψαν ότι η ηλιακή ενέργεια θα μπορούσε να παρέχει το 43,2% των απαιτήσεων ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας' το 2060 σε λιγότερο από δυόμισι ΗΠΑ σεντ ανά κιλοβατώρα. Για σύγκριση, οι δασμοί της ενέργειας άνθρακα στην Κίνα κυμαίνονταν από 3,6 έως 6,5 σεντς ανά κιλοβατώρα το 2019.

Η έρευνα δημοσιεύεται ως το εξώφυλλο του άρθρου Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

& quot;Τα ευρήματα υπογραμμίζουν ένα κρίσιμο σημείο ενεργειακής μετάβασης, όχι μόνο για την Κίνα αλλά και για άλλες χώρες, στο οποίο η συνδυασμένη ηλιακή ενέργεια και τα συστήματα αποθήκευσης γίνονται μια φθηνότερη εναλλακτική λύση στην ηλεκτρική ενέργεια με καύση άνθρακα και μια πιο συμβατή επιλογή με το δίκτυο," είπε ο Michael B. McElroy, ο καθηγητής Περιβαλλοντικών Σπουδών Gilbert Butler στο Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) και ο αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης.

& quot;Σήμερα, η ηλιακή ενέργεια χωρίς επιδοτήσεις έχει γίνει φθηνότερη από την ενέργεια από άνθρακα στα περισσότερα μέρη της Κίνας και αυτό το ανταγωνιστικό πλεονέκτημα κόστους θα επεκταθεί σύντομα σε ολόκληρη τη χώρα λόγω της τεχνολογικής προόδου και της μείωσης του κόστους," είπε ο Xi Lu, Αναπληρωτής Καθηγητής, Σχολή Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Tsinghua και ο αντίστοιχος συγγραφέας της εργασίας."Τα αποτελέσματά μας καταδεικνύουν ότι η οικονομική ανταγωνιστικότητα της ηλιακής ενέργειας σε συνδυασμό με επενδύσεις σε συστήματα αποθήκευσης θα μπορούσε να προσφέρει επιπλέον οφέλη για την αποστολή στο δίκτυο, κάτι που θα είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τη λειτουργία μελλοντικών ηλεκτρικών συστημάτων στην Κίνα."

Ο Λου έλαβε το διδακτορικό του. από το Harvard Graduate School of Arts and Sciences και άρχισε να θέτει τις βάσεις για τη μελέτη ως μεταδιδακτορικός συνεργάτης και επιστημονικός συνεργάτης στο πρόγραμμα Harvard China Project on Energy, Economy and Environment με έδρα το SEAS.

Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ένα ολοκληρωμένο μοντέλο για την αξιολόγηση του δυναμικού ηλιακής ενέργειας στην Κίνα και του κόστους της για την περίοδο 2020-2060. Το μοντέλο λαμβάνει αρχικά υπόψη παράγοντες όπως χρήσεις γης σε όλη την Κίνα, πιθανή κλίση και απόσταση των ηλιακών συλλεκτών και μετεωρολογικές συνθήκες όπως η ηλιακή ακτινοβολία και η θερμοκρασία για να εκτιμήσει το φυσικό δυναμικό της ηλιακής ενέργειας τόσο στον χώρο όσο και στο χρόνο.

Στη συνέχεια, η ομάδα ενσωμάτωσε το επενδυτικό κόστος και την ταχύτητα των τεχνολογικών αλλαγών για να αποτυπώσει την εξελισσόμενη ανταγωνιστικότητα κόστους της ηλιακής ενέργειας σε σχέση με την ενέργεια άνθρακα τώρα και στο μέλλον. Βασιζόμενη σε αυτό το θεμέλιο, η μελέτη ανέπτυξε ένα μοντέλο ωριαίας βελτιστοποίησης για να αξιολογήσει το πρόσθετο κόστος των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας που απαιτούνται για την εξομάλυνση των διακυμάνσεων της ηλιακής παραγωγής, ώστε να μπορεί να ενσωματωθεί στο δίκτυο για να καλύψει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν για πρώτη φορά ότι το φυσικό δυναμικό των ηλιακών φωτοβολταϊκών, που περιλαμβάνει πόσα ηλιακά πάνελ μπορούν να εγκατασταθούν και πόση ηλιακή ενέργεια μπορούν να παράγουν, στην Κίνα έφτασε τα 99,2 petawatthours το 2020. Αυτό είναι περισσότερο από το διπλάσιο της χώρας' Η συνολική κατανάλωση ενέργειας σε όλες τις μορφές, συμπεριλαμβανομένης όχι μόνο της ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και των καυσίμων που καταναλώνονται απευθείας από οχήματα, εργοστάσια, θέρμανση κτιρίων και άλλα. Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα ηλιακά φωτοβολταϊκά είναι ένας τεράστιος πόρος για την απανθρακοποίηση της Κίνας'.

Στη συνέχεια απέδειξαν την ανταγωνιστικότητά του ως προς το κόστος, με το 78,6% του δυναμικού το 2020 να είναι ίσο ή χαμηλότερο από τις τρέχουσες τιμές της τοπικής ενέργειας με καύση άνθρακα, μερίδιο που αναμένεται να αυξηθεί περαιτέρω. Αυτό το πλεονέκτημα κόστους σημαίνει ότι η Κίνα μπορεί να επενδύσει σε χωρητικότητα αποθήκευσης, όπως μπαταρίες, και να εξακολουθεί να παρέχει οικονομικά 7,2 πεβατώρες ή το 43,2% της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας σε ολόκληρη τη χώρα έως το 2060.

& quot;Οι περισσότεροι συνειδητοποιούν τώρα ότι η κλιματική αλλαγή απαιτεί τη μετάβαση από τη χρήση ορυκτών ενέργειας," είπε ο Chris P. Nielsen, εκτελεστικός διευθυντής του Harvard-China Project και συν-συγγραφέας της εργασίας."Όσοι πολλοί δεν συνειδητοποιούν ότι η απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας είναι ο βασικός άξονας, ειδικά καθώς περισσότεροι τομείς ηλεκτρίζονται και ότι η προσαρμογή στο δίκτυο μεταβλητότητας από ανανεώσιμες πηγές είναι το πιο δύσκολο μέρος του παζλ. Είναι μια τεράστια σημαντική ανακάλυψη, και όχι μόνο για την Κίνα, εάν η αποθήκευση μπορεί να κάνει το ηλιακό δίκτυο συμβατό με το ηλιακό δίκτυο με ανταγωνιστικό κόστος."

& quot;Η έρευνά μας δείχνει ότι εάν το κόστος συνεχίσει να μειώνεται, ειδικά για την αποθήκευση, θα μπορούσαν να υπάρξουν ευκαιρίες για τροφοδοσία οχημάτων, θέρμανση ή ψύξη κτιρίων ή για παραγωγή βιομηχανικών χημικών, όλα χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια. Αυτό θα επεκτείνει τα κλιματικά και περιβαλλοντικά οφέλη της ηλιακής ενέργειας πολύ πέρα ​​από τον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, όπως πιστεύεται παραδοσιακά," είπε ο Shi Chen, ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας που βοήθησε στην καθοδήγηση της μελέτης ως Tsinghua Ph.D. φοιτητής και επισκέπτης συνεργάτης στο Harvard China Project.

Αυτή η έρευνα συντάχθηκε από τους Chongyu Zhang, Jiacong Li, He Xu, Ye Wu, Shuxiao Wang, Feng Song, Chu Wei, Kebin He και Jiming Hao.

Το έργο αυτό υποστηρίχθηκε εν μέρει από επιχορηγήσεις από το Γραφείο του Προέδρου του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ και του Παγκόσμιου Ινστιτούτου του Χάρβαρντ στο Έργο Χάρβαρντ-Κίνας για την Ενέργεια, την Οικονομία και το Περιβάλλον.